„Ethereum 2.0” nadchodzi. Vitalik Buterin, twórca Ethereum, ostatnio intesywnie informował o nadchodzących zmianach. Przedstawił tym samym mapę drogową implementacji jednego z najbardziej ostanimi czasy oczekiwanych mechanizmów konsensusu sieci Ethereum. W dużej mierze największą zmianą będzie zwiększenie szybkości, z jaką nowe wpisy będą dodawane w ramach rejestrów rozproszonych sieci.
Ethereum 2.0 – główne założenia
Gros uwagi w ramach swoich komunikatów Buterin poświęcił na wyjaśnienie mechanizmu działania Proof of Stake. Ma to na celu usprawnienie procesów sieci, jednocześnie zwalczając ataki nakierowane na kontrolowanie zawartości blockchain.
System PoS zostanie wprowadzony niezależnie od innych, równolegle wprowadzanych zmian w ramach ethereum. Chodzi mianowicie o sharding, który jest sposobem dystrybucji mocy obliczeniowej potrzebnej do sprawdzania i zatwierdzania nowych bloków sieci w ramach technologii rozproszonego rejestru.
Zarówno PoS, jak i sharding są częścią jednego, wspólnego projektu, będą jednak wdrażane osobno.
Proof of Stake w Ethereum 2.0
Proof of Work (PoW) i Proof of Stake (PoS) to aktualnie dwa najbardziej popularne mechanizmy (algorytmy) uwierzytelniania nowych wpisów w łańcuchu bloków.
Algorytmy Proof of Work zmuszają komputery w sieciach P2P do wydatkowania mocy procesora w celu rozwiązywania złożonych równań opartych na kryptografii, zanim zostaną upoważnione do dodania danych do rejestru bloków; te węzły sieci, które kończą zadania najszybciej, są nagradzane cyfrowymi monetami (kryptowalutami), takimi jak Ether na Ethereum lub Bitcoin (w przypadku sieci bitcoin, rzecz jasna). Proces zdobywania kryptowaluty za pośrednictwem PoW jest znany jako „wydobywanie” (kopanie, mining), tak jak w bitcoinie.
Drogo, powoli ale bezpiecznie
Chociaż algorytmy PoW doskonale sprawdzają autentyczność nowych dokumentów publikowanych w sieci, są one również powolne i kosztowne w działaniu.
Proces PoW zużywa ogromne ilości energii elektrycznej, głównie z działających 24 godziny na dobę procesorów. Dodatkowy pobór mocy wynika z potrzeby chłodzenia farm serwerów dedykowanych operacjom miningu. Te operacje wydobywcze potrafią zużywać tyle elektryczności, że miasta, a nawet pewne kraje, zaczęły likwidować tego typu przedsięwzięcia.
Protokoły PoW potrafią być również bardzo wolne ze względu na długi proces związany z rozwiązywaniem algorytmów matematycznych; zatwierdzenie nowego wpisu w rejestrze blockchain może zająć 10 lub więcej minut. Algorytmy PoW są jednak doskonałe w skutecznym zniechęcaniu użytkowników, którzy próbowaliby oszukiwać w blockchain. Jest to po prostu zbyt drogie, by zużywać moc i czas procesora. Natomiast algorytmy PoS mogą uzupełnić nowe wpisy bloków w przeciągu kilku sekund.
„Algorytmy Proof of Stake zdecydowanie maja potencjał wyprzedzić Proof of Work” – powiedział Vipul Goyal, profesor nadzwyczajny w dziale informatyki na Uniwersytecie Carnegie Mellon (CMU). „Jednak wciąż istnieją poważne wyzwania badawcze, które należy pokonać, zanim to nastąpi.”
Panie i Panowie… Casper!
Zespół programistyczny Ethereum rozpoczął pracę nad systemem PoS w 2014 r., a w zeszłym roku wprowadził mechanizm w sieci testowej o nazwie „Casper” (jak w Casper the Friendly Finality Gadget lub Casper FFG). Casper miał zostać nałożony na bieżący algorytm Ethereum.
System Casper PoS umożliwi mechanizmowi konsensusu przetwarzanie nowych transakcji w ramach sieci Etehreum w przeciągu około czterech sekund.
Hybrydowy model Ethereum 2.0
Casper działałby poprzez tworzenie „wiążących walidatorów” lub użytkowników, którzy muszą wpłacić swoisty „depozyt bezpieczeństwa” (kaucję), zanim pozwolą jej działać w ramach społeczności blockchain. Dopóki walidatorzy działają uczciwie w ramach blockchain, mogą pozostać w społeczności konsensusu; jeśli spróbują oszukać system, tracą swój udział (swój stake).
Jake Yocom-Piatt, twórca cyfrowej sieci walutowej Decred uważa, że najlepszym modelem zarządzania jest model wykorzystujący mechanizmy PoW i PoS. Taki własnie model proponują Buterin i zespół programistyczny Ethereum. W modelu hybrydowym pierwszeństwo przyznawane jest walidatorom PoS, którzy mogą przesłonić złe zachowania w sieci PoW.
„Jeśli wydobywasz w ramach Proof of Work, próbujesz oszukiwać i powodujesz problemy w naszej sieci, możesz zostać ukarany i pozbawiony swoich nagród” – powiedział Yocom-Piatt.
W najnowszym modelu Ethereum 2.0, blockchain rozwijałby się w blokach przy użyciu aktualnego algorytmu PoW, „ale co 50 bloków punktem kontrolnym jest PoS”.
Posterior corruptions to realne wyzwanie
W trakcie cyklu rozwojowego protokół PoS napotkał szereg wyzwań, z których najtrudniejszym jest tzw. „posterior corruptions”, które może podważyć autentyczność blockchain.
Na przykład zestaw użytkowników na blockchainie może posiadać większość udziałów, a następnie sprzedać swój stake. W systemie PoS podmioty te mogłyby nadal przechowywać klucze kryptograficzne. Dawałyby im to upoważnienie do tworzenia nowego blockchaina lub „łańcucha ataku” poza głównym łańcuchem (tak zwany fork).
„Jeśli łańcuch ataków odbiega od głównego łańcucha w dość niedługim okresie czasu, nie stanowi to problemu, ponieważ jeśli walidatorzy podpisują dwa sprzeczne komunikaty dla dwóch przeciwstawnych łańcuchów, może to służyć jako dowód do ukarania ich i odebrania ich depozytów , „napisał Buterin w swoim wątku na Twitterze.
„Ale jeśli rozbieżności miały miejsce dawno temu (stąd „atak o dalekim zasięgu”), napastnicy mogliby wycofać swoje depozyty, zapobiegając karom w każdym z łańcuchów.”
„Hard fork 2.0”
Casper i sharding będą realizowane w tym samym łańcuchu, ale nie razem, wyjaśnił Buterin. Kolejność wdrożenia nie ma znaczenia. Oba zostaną zaimplementowane w nowej sieci, znanej jako Beacon Chain, która będzie najprawdopodobniej hard forkiem bieżącego łańcucha bloków Ethereum.
„Hard forki nie mają tego samego stygmatu w Ethereum, tak jak robią to w bitcoin. W nowej wersji będzie inteligentny kontrakt w jedną stronę (od PoW do łańcucha Beacon), który pozwoli użytkownikom na zdeponowanie ( 32 Eth), aby zostać walidatorem w łańcuchu PoS. Użytkownicy, którzy zdeponowali 32 Eth, będą stawać się walidatorami i mogą rozpocząć walidację bloków „,powiedział Dexter.
Buterin zakończył wątek na Twitterze, twierdząc, że nie ma oficjalnego harmonogramu wdrażania nowego mechanizmu konsensusu. Gdy w pewnym momencie stwierdził, że Casper zostanie wydany w tym miesiącu, jeden z jego ostatnich tweetów informuje, że wciąż trwają „udoskonalenia specyfikacji i stały postęp w implementacji”.
Jak zwykle zapraszam do dyskusji.
